В організмі людини зовнішнє дихання відбувається в кілька етапів.

1. Надходження свіжого повітря, багатого на кисень, до дихальної поверхні завдяки дихальним рухам.

2. Дифузія кисню через стінки альвеол у кров.

3. Перенесення газів кровоносною системою організму.

4. Обмін вуглекислого газу й кисню між клітинами і кров’ю, який здійснюється шляхом дифузії через стінки клітин.

Грудне та черевне дихання

У процесі дихання беруть участь діафрагма та м’язи тулуба — передусім міжреберні. Залежно від того, яка дія є основною, розрізняють черевне та грудне дихання. Під час черевного дихання в акті видиху переважає м’язове зусилля, що створюється діафрагмою, а грудного — м’язове зусилля, що створюється міжреберними м’язами.

Надзвичайно важливу роль у процесі дихання відіграє плевра — оболонка, яка вкриває легені ззовні та складається з двох листків. Внутрішній листок укриває легені, а зовнішній вистилає грудну порожнину. Між цими листками є тоненький простір із невеликою кількістю рідини.

Як відбуваються вдих і видих

Під час вдиху діафрагма, яка має куполоподібну форму, скорочується і стає більш плоскою. Міжреберні м’язи також скорочуються і піднімають ребра. У результаті внутрішній об’єм грудної порожнини збільшується. При цьому зовнішній листок плеври віддаляється від внутрішнього, але, оскільки простір між ними є герметичним, тут виникає зона низького тиску. Тим часом тиск усередині легень дорівнює атмосферному (адже легені сполучаються з атмосферою). Через різницю тисків легені розтягуються, і в них іззовні заходить повітря (мал. 12.1).

Мал. 12.1. Рух діафрагми й ребер під час вдиху (а) і видиху (б)

Під час видиху діафрагма розслабляється, знову стає куполоподібною й тисне знизу на легені. Одночасно розслабляються міжреберні м’язи, і ребра під дією сили тяжіння опускаються донизу. Об’єм грудної клітки зменшується, вона тисне на стінки легень. Під тиском діафрагми і грудної клітки з легень виштовхується повітря. Відтак тиск усередині легень вирівнюється з атмосферним.

Як відбувається газообмін

Газообмін між повітрям і кров’ю відбувається в альвеолах. Усього в легенях налічується близько 700 млн альвеол, а їхня загальна площа поверхні в різних людей становить від 60 до 120 м2. Саме завдяки такій великій площі газообмін здійснюється дуже швидко.

Кисень із повітря, яке надійшло до альвеол, розчиняється в рідині, що вкриває їхню поверхню. Відтак унаслідок процесу дифузії кисень потрапляє в капіляри, розташовані поблизу поверхні альвеол. У формених елементах крові еритроцитах міститься білок гемоглобін, який приєднує кисень і транспортує його до клітин організму. Коли еритроцити потрапляють у капіляри тканин, відбувається газообмін у тканинах. Кисень з еритроцитів переходить у тканинну рідину, а з неї — у клітини тканин. Із тканинної рідини в капіляри надходить вуглекислий газ, який транспортується переважно плазмою крові.

Як змінюється склад повітря під час описаних процесів, можна побачити в таблиці.

Зміни, що відбуваються зі складом повітря під час дихання

Як утворюються звуки

Одна з основних функцій дихальної системи людини — утворення звуків. Саме завдяки органам цієї системи ми можемо розмовляти. Органи, що беруть участь в утворенні голосу, — це гортань, порожнина глотки, порожнина носа, ротова порожнина, язик, губи, зуби, щелепи. Але головну роль у цьому процесі відіграють голосові зв’язки гортані (мал. 12.2).

Мал. 12.2. Голосові зв'язки в гортані

Голосові зв’язки складаються з еластичних пружних волокон. Вони натягнуті впоперек гортані паралельно одна одній, а між ними розташована голосова щілина. Натяг голосових зв’язок регулюють прикріплені до них м’язи.

Голос утворюється під час проходження видихуваного повітря через голосову щілину, що спричиняє коливання натягнутих зв’язок. Висота голосу зростає зі збільшенням частоти коливань голосових зв’язок. Керують утворенням звуків центри мовлення — групи клітин головного мозку, що узгоджують роботу м’язів усього мовленнєвого апарату.

• Вентиляція легень у здорової людини досягає 5-9 л за одну хвилину.

• Адамове яблуко — це опукла частина хряща, який охоплює гортань. Розмір адамового яблука визначається розміром гортані та є спадковою ознакою. Його розвиток залежить від дії гормонів, уплив яких починається під час статевого дозрівання. У чоловіків адамове яблуко помітно більше, ніж у жінок.

• Мутація голосу — це різкі й часті перепади висоти голосу, що виникають під час статевого дозрівання у хлопців. Обумовлена така зміна інтенсивним зростанням гортані в цей період розвитку.

• Коли під час дихання гемоглобін крові сполучається з киснем, то ця сполука є нестійкою. А от якщо замість кисню до кровоносної системи потрапляє чадний газ (CO), то наслідки є вкрай невтішними. Ця сполука утворює з гемоглобіном дуже міцний зв'язок, який важко розірвати. У результаті гемоглобін утрачає здатність переносити кисень, тому навіть незначна кількість чадного газу в крові становить небезпеку для життя людини.

• Шепіт — це тихе мовлення, за якого слова вимовляються без участі голосових зв'язок. Під час шепоту зв'язки не вібрують, як за звичайного мовлення. Але вони зближуються, і повітря треться об край голосової щілини. Усі інші частини голосового апарату людини працюють, як і завжди. Розрізняють три типи шепоту: тихий, помірний і голосний.

Процес дихання людини головним чином забезпечується рухами діафрагми та міжреберних м’язів. Надзвичайно важливе значення при цьому має плевра. В утворенні голосу головну роль відіграють голосові зв’язки, які розташовані в гортані.